Jak vyhubit vetřelce: Nebezpečné hrátky s Pandořinou skříňkou genového inženýrství

Cizí druhy zavlekl člověk na nové kontinenty někdy nedopatřením a často úmyslně. Tak se dostala z Ameriky do Evropy ondatra pižmová (Ondatra zibethicus) či nutrie (Myocastor coypus). Opačným směrem putoval přes Atlantik třeba špaček obecný (Sturnus vulgaris) nebo skřivan polní (Alauda arvensis). Někdy prošel zaoceánský import bez následků, jindy odstartoval přírodní pohromu. U zrodu bezesporu nejznámější ničivé invaze byl úmyslný dovoz králíka divokého (Oryctolagus cuniculus) do Austrálie. 

Austrálie zaplavená králíky

Králíci se do Austrálie dostali v podpalubí jedenáctky korábů, které vypluly 13. května 1787 z anglického přístavu Portsmouth, aby na nejmenším kontinentě založily trestaneckou kolonii. Zpočátku to vypadalo jako dobrý nápad, protože kolonisté měli v králících vydatný zdroj chutného masa. Už o 40 let později ale bylo jasné, že králíci neměli nikdy položit tlapky na australskou půdu. V Tasmánii zaplavili krajinu po tisících. Na australské pevnině byli stále ještě více méně pod kontrolou, protože je tu lidé chovali ve vysokých kamenných ohradách, odkud zvířata nedokázala uprchnout.

Zásadní zvrat nastal v roce 1858, kdy jeden chovatel králíky vypustil, aby je mohl střílet. O rok později si jiný australský milovník lovu nechal dovézt z Anglie dva tucty divokých králíků a ty rovněž vypustil do přírody na svých pozemcích. V roce 1866 už čelila Austrálie první králičí kalamitě, ale pokusy o uhašení „králičího požáru“ zoufale selhávaly. V roce 1907 postavili Australané králičí invazi do cesty ploty o celkové délce 3 256 kilometrů. Ten nejdelší přetínal západní část kontinentu od severu k jihu v délce 1 833 km. Ani to králíky nezastavilo.

Nasazení bakterií i virů

Na příkladu australských králíků lze názorně dokumentovat obtíže, které se lidem staví do cesty, když se snaží napravit následky dřívějšího neuváženého zavlečení živočicha do nového prostředí. 

Počátky pokusů o plošnou likvidaci hopkajícího vetřelce spadají do konce 19. století, kdy vláda Nového jižního Walesu vypsala prémii ve výši 25 000 liber za účinný recept na likvidaci králičí populace. Impozantní odměna zlákala i slavného francouzského biologa Louise Pasteura. Ten navrhl nakazit králíky bakterií, kterou sám objevil. Mikrob později pojmenovaný na počest svého objevitele Pasteurella multocida sice králíky nakazil, ale k jejich vyhubení nestačil. 

V roce 1950 byl mezi australské králíky cíleně rozšířen virus myxomatózy. Zvířata umírala po tisících a jejich stavy klesly na šestinu. Z šesti set milionů jich přežilo „jen“ 100 milionů. Tito králíci si však vyvinuli k smrtící chorobě odolnost a myxomatóza tak byla při jejich dalším boji o očistu Austrálie od králíků vyřazena ze hry. 

Králíci odolávají nástrahám

Počátkem 90. let už australská králičí populace opět dosahovala 300 milionů, a proto se Australané rozhodli otestovat další virus. Tentokrát volba padla na kalicivirus vyvolávající smrtelné onemocnění. Předběžné testy začaly v roce 1991 na ostrově Wardang s tím, že nákaza se v žádném případě nesmí rozšířit na pevninu. O případném nasazení viru na australském kontinentě se mělo rozhodnout až na základě výsledků testů z Wardangu. Už v roce 1995 však nákaza hubila králíky na pevnině. Šlo o nehodu nebo sabotáž? Definitivně jasno mít asi nikdy nebudeme. 

V roce 2017 byl mezi divokou králičí populaci vypuštěn ještě účinnější typ kaliciviru v naději, že škůdce ohrožující na 150 druhů původní australské fauny a páchající zemědělcům každoročně škody ve výši 200 milionů dolarů definitivně zmizí. Je však celkem pravděpodobné, že králík přežije i tuhle bitvu ve válce o jeho vyhubení. Proto Australané uvažují o tom, že proti králíkům nasadí genetickou zbraň označovanou mezi odborníky jako „gene drive“.

Nesmlouvavá dědičná vloha

Za vědeckým termínem „gene drive“ se skrývá uměle připravená dědičná vloha, která se populací šíří jako požár vyprahlou savanou. Celá populace je s její pomocí během několika málo generací „přepsaná“ a všichni její příslušníci se stávají nositeli nové vlohy. 

Tradiční geny dědí potomek po jednom výtisku od každého z rodičů, přitom otec a matka mu můžou každý předat jinou variantu genu. V případě vlohy, která se chová jako gene drive, je ale úplně jedno, jakou vlohu k ní dostal potomek „do páru“ od druhého rodiče. Gene drive se do druhé vlohy pocházející od druhého z rodičů sám přepíše.

Výsledek tohoto působení gene drive vypadá, jako kdyby jeden rodič předal potomkovi dvojici gene drivů a předání genu od druhého bylo zcela zablokováno. Pro gene drive tedy neplatí Mendelovy zákony, které říkají, že gen jednoho rodiče zdědí polovina synů a dcer, čtvrtina vnuků a vnuček a osmina pravnoučat. Gene drive je postaven tak, aby ho dědili všichni synové a dcery, všechna vnoučata a všechna pravnoučata. V populaci zcela převládne a už nikdy nezmizí.

Mušky pod přísným dohledem

Genetici vymysleli gene drive už před dlouhou dobou, ale realizace jejich nápadu vázla. To se od základu změnilo před devíti lety s objevem techniky genového inženýrství označované jako CRISPR-Cas9. Ta dovolila do té doby nevídanou přesnost zásahu do dědičné informace. Do té doby genoví inženýři „stříleli naslepo“, protože neměli kontrolu nad tím, kde dědičnou informaci pozmění. Technika CRISPR-Cas9 nahradila „střelbu do tmy“ za „ostrostřelbu“, kterou by si neudělal ostudu ani Vilém Tell. V té chvíli se otevřela možnost k vytvoření fungujícího gene drive, tedy genu, který se populací šíří řetězovou reakcí a jehož zastoupení může jen a jen narůstat. 

Jako první vytvořili dokonale fungující gene drive američtí vědci Ethan Bier a Valentino Gantz v roce 2015. Vnesli ho do dědičné informace octomilky a muškám tím zajistili změnu barvy těla. V dokonale zabezpečené laboratoři vypustili do hejna divokých mušek pár jedinců, kteří byli přebarvení pomocí gene drive. Po deseti generacích už byly v hejnu jen přebarvené mušky a hmyz s původním zabarvením vymizel. 

Z podmínek, za nichž probíhal tento experiment, je jasné, že při práci s gene drive je namístě maximální opatrnost. Kdyby Bierovi s Gantzem unikla z laboratoře jediná muška s dědičnou informací obohacenou o gene drive, mohla by „přebarvit“ kompletní divokou populaci octomilek. Těžko říct, jaké by to mělo následky. Můžeme se domnívat, že odlišně zbarvené mušky by byly nápadnější svým přirozeným nepřátelům. Mohla by se měnit i jejich odolnost k chladu či vysokým teplotám, protože jinak zbarvené tělo by se na slunci jinak ohřívalo. Co by skutečně nastalo, to nevíme, protože vypustit octomilky s gene drive do přírody si nikdo netroufá.

Důsledky jako velká neznámá

Pro gene drive se nabízí celá řada praktických použití. Vědci už takto vytvořili komáry, kteří jsou odolní k původci malárie. Kdyby je vypustili v zemích, kde malárie stále ohrožuje na zdraví a životech miliony lidí, „přepsal“ by gene drive dědičnou informaci divokých komárů a ti by ztratili schopnost přenášet chorobu na člověka. Podobně lze mezi komáry rozšířit gene drive, který by jim zabránil v šíření viru zika a původců mnoha dalších chorob. Nikdo ale nic podobného neplánuje, protože komáři zaujímají v přírodě významné místo a nevíme, co všechno bychom změnou jejich dědičné informace rozpoutali. 

V přírodě bychom mohli spustit dominový efekt, při kterém by se křehká stavba ekosystému zhroutila jako domeček z karet. Za potlačení malárie nebo horečky dengue bychom zaplatili rozsáhlou přírodní katastrofou a recept na likvidaci takové kalamity není k dispozici. 

Možnost jednopohlavní populace

Invazní druhy rostlin a živočichů patří k těm, jejichž přítomnost představuje pro přírodu velký problém. Jejich vymizením by neměly vzniknout škody. Naopak, narušené ekosystémy by dostaly šanci se z vpádu vetřelců vzpamatovat a vrátit se do původního stavu. Existuje několik strategií, jak invazní druhy zlikvidovat. Jedna z nich například počítá s tím, že by gene drive šířil populací vlohy zajišťující vývoj samčího pohlaví. 

Za normálních okolností se rodí australským divokým králíkům dcery a synové v poměru 1 : 1. Pokud by otec nesl vlohy pro vývoj samčího pohlaví ve formě gene drive, rodily by se samicím pouze synové. Je jasné, že populace s takto vychýleným poměrem pohlaví by se rychle zhroutila. 

Importovaní škůdci Nového Zélandu

Velmi vážně uvažují o nasazení gene drive proti zvířecím vetřelcům Novozélanďané. Na novozélandské ostrovy byla zavlečena řada živočichů z Evropy, Asie i Austrálie. Velké problémy tu páchá například z Evropy dovezená lasice hranostaj (Mustela erminea) nebo z Austrálie úmyslně importovaný vačnatec kusu liščí (Trichosurus vulpecula). 

Hranostaj hubí celou řadu zástupců původní novozélandské fauny, ale ještě větší škody páchá všežravý kusu liščí. Vybírá ptačí hnízda a žere jak vajíčka, tak i mláďata. Nepohrdne však ani rostlinnou potravou a devastuje původní flóru. Ohrožuje například strom železnatec druhu Metrosideros robusta. Kusu požírá jeho listy, mladé větvičky, pupeny, květy i semena. Zároveň je vačnatý vetřelec z Austrálie nebezpečným konkurentem pro původní novozélandské býložravce, kteří s ním v boji o rostlinnou potravu prohrávají. 

Jako šíp a slovo

Novozélanďané zvažují, že by v laboratořích vnesli do dědičné informace hranostaje nebo kusu liščího geny ve formě gene drive. Nositele těchto genů by vypustili do volné přírody a vloha by se pak šířila populacemi zvířecích vetřelců, až by je dovedla ke kolapsu. 

Zatím je vše ve stádiu teoretického plánování. Je zřejmé, že sebemenší chyba může mít nedozírné následky a cesta do pekel bývá často dlážděná těmi nejlepšími úmysly. Pokud by se například kusu liščí s nebezpečným gene drive dostal z Nového Zélandu do své australské domoviny, ohrozilo by to původní populaci tohoto vačnatce na celém kontinentu.

Přesto nejsou Novozélanďané ve svých plánek na nasazení gene drive proti invazním druhům osamoceni. Mluví se o plánech na využití této zbraně k likvidaci potkanů (Rattus norvegicus) na Galapágách nebo králíků v Austrálii. Všude ale panují z neuváženého nasazení gen drive velké a oprávněné obavy. Sanové z Kalahari říkaji: „Vystřelený šíp a vyřčené slovo už nikdo zpátky nevrátí!“ Totéž platí i o organismech s gene drive vypuštěných do volné přírody.

Zapeklité trojúhelníky

Když člověk někam zavleče nový druh a ten se stane pro svou domovinu pohromou, nemusí přinést vyhubení vetřelce kýžený výsledek. Naopak, může situaci ještě zhoršit. Příkladem je zavlečení prasat (Sus scrofa) na ostrovy Channel Islands při pobřeží Kalifornie. Prasata zdivočela a přemnožila se. Devastovala tamější přírodu bohatou na jedinečné druhy fauny i flóry. Proto vyhlásili ochránci přírody prasatům válku. Jenže s poklesem stavů divokých prasat začala z ostrova mizet i vzácná liška ostrovní (Urocyon littoralis). „Co se děje?“ nechápali přírodovědci.

Záhada se rychle objasnila. Z pevniny se naučili létat na Channel Islands na lov divokých prasat orli skalní (Aquila chrysaetos). Když ale prasat výrazně ubylo, začali lovit další ostrovní zvířata. A oblíbili si lišku ostrovní. 

Další zapeklitou komplikaci řeší ochránci přírody na ostrovech v jižních mořích nedaleko Antarktidy. Posádky velrybářských lodí sem zavlekly potkany a kočky. Oba živočišní vetřelci decimují hnízdiště místních mořských ptáků. Ničí jim vejce, zabíjejí a požírají jejich mláďata. Pokusy o vyhubení koček beztak vážnou situaci jen zhoršily, protože kočky loví i potkany a těch na ostrovech bez koček prudce přibylo. Cílený zásah proti potkanům znamenal úbytek potravy pro kočky a ty se s o to větší vervou pustily do ptactva. Jediná šance na úspěch tkví v současném razantním a rychlém hubení jak koček, tak i potkanů.